Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
ЦАП применяются для связи между цифровой частью схемы электрооборудования и аналоговой ее частью. Например, между ЦВМ и схемой ее электропривода. В схемах ЦАП для преобразования цифрового сигнала применяются резистивные матрицы:
1) с двоично-взвешенной резистивной сеткой R-2R-4R-8R...;
2) с резистивной сеткой R-2R.
Схема четырехразрядного ЦАП с
Двоично-взвешенной резистивной сеткой
Двоичная система исчисления - позиционная система, в которой каждый последний разряд имеет вдвое больший вес, чем предыдущий.
В качестве ключей применяют биполярные и полевые транзисторы. Предпочтительнее применение полевых транзисторов.
 |
Рис. 1.25
МЗР- младший значащий разряд; СЗР - старший значащий разряд
Они управляются напряжением, их входная цепь не потребляет тока, поэтому потери мощности на управление очень малы. Схема представлена на рис.1.25. Uэт - источник эталонного сигнала. Будем обозначать число разрядов буквой n. В нашем случае n=4.
Пусть все ключи находятся в положении “1”. Выходное напряжение ОУ:
Число 15 в двоичном коде:
1510=11112.
В общем случае:
(1.26)
Здесь ai - характеризует состояние ключа и может принимать только два значения (0 или 1); N - код числа; 
- входное сопротивление ОУ.
Масштаб преобразования кода в аналоговую величину равен:
.
Недостаток этой схемы ЦАП: он содержит резисторы широкого ряда номиналов. Внутри конкретного ЦАП находится резистивная матрица, ключи со схемой управления, источник Uэт, резистор Rос и операционный усилитель DA.
|
|
|
Схема 4-х разрядного ЦАП с резистивной
Сеткой R-2R
Схема показана на рис. 1.26.
Рис. 1.26
Достоинства ЦАП: всего два номинала R.
Поскольку цепочка резисторов R-2R является линейной цепью, то ее работу можно проанализировать методом суперпозиции, то есть вклад в выходное напряжение от каждого ключа рассматривается независимо от других цепей. Окончательно все вклады от каждого разряда суммируются для получения Uвых.
Рассмотрим цепь ключа К3 относящуюся к СЗР при условии, что остальные ключи замкнуты на общую точку. Эквивалентное сопротивление слева и справа от узла (n-1)=3 равно 2R. Здесь n-количество разрядов ЦАП.
Схема замещения имеет вид (рис.1.27).
 |
Рис. 1.27
Напряжение в узле n-1 равно:
(1.27)
Выходное напряжение ОУ, обусловленное одним СЗР:
. (1.28)
Iвых Rос
|
|
|
Рассмотрим теперь цепь с ключом К2 при условии, что все остальные ключи замкнуты на общую точку. Эквивалентное сопротивление слева и справа от узла (n-2)=2 по-прежнему равно 2R. Схема замещения имеет вид, показанный на рис.1.28.
Напряжение в узле n-2:
; (1.29)
Выходное напряжение ОУ, обусловленное узлом n-2:
. (1.30)
 |
Рис. 1.28
То же самое происходит и с напряжениями в остальных узлах, пересчитанных на выход, т.е.
Это максимальное напряжение на выходе, если все четыре ключа (К0¸К3) находятся в положении “1”.
В общем случае:
(1.31)
В рассматриваемом ЦАП, как видно из выражений для общего случая, осуществляется умножение входного кода N на аналоговый входной сигнал Uэт. В обеих схемах имелось в виду Uэт=const. Существуют так называемые умножающие ЦАП, в которых в качестве Uэт служит изменяющийся аналоговый сигнал. При этом Uвых непросто зависит от кода N, а от произведения N*Uэт. У таких ЦАП ключи дожны обеспечивать переключение изменяющегося во времени и знакопеременного аналогового сигнала, т.е. ключи должны быть особо точными (см. раздел “Аналоговые переключатели”).
|
|
|
Пример умножающего десятиразрядного ЦАП: К572ПА1; 572 - серия микросхем, ПА - обозначение ЦАП, 1 - десятиразрядный.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 301; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!